Публикации
Гроупедия
Перейти к содержанию

Каннабиноиды и терпены: способы увеличения вторичных метаболитов каннабиса

Каннабис – это культовое растение, которое культивируется ради своих вторичных метаболитов: каннабиноидов, терпенов и флаваноидов. Из многих факторов окружающей среды, которыми можно управлять во время роста растений в контролируемой среде, культивирование каннабиса с разными спектрами освещения указывает на дифференцированное производство и накопление важных с медицинской точки зрения каннабиноидов, включая Δ9-тетрагидроканнабинол (Δ⁹-ТГК), каннабидиол (КБД) и каннабигерол (КБГ), а также терпены и флавоноиды.

 

изображение_2021-07-27_151152.png

 

В этой статье я попробую осмыслить современные данные о том, как, из чего и почему синтезируются вторичные метаболиты, а также, как нам, простым гроверам, можно влиять на содержание тех или иных веществ в продуктах каннабиса.

 

Эволюционный смысл вторичных метаболитов

 

Вторичные метаболиты важны для выживания любых растений, скорее всего они позволяли растениям противостоять абиотическому стрессу (засуха, переувлажнение, затенение или избыточная инсоляция) и биотическому стрессу (травоядные животные).

 

Молекулярные пути синтеза вторичных метаболитов, как показывают исследования, достаточно консервативны – они практически не меняются у разных, даже слабородственных групп растений, что говорит о древности и значимости этого эволюционного приобретения.

 

Современная теория возникновения вторичных метаболитов у растений предполагает, что для выживания на мелководье у предковых водорослей развились механизмы выживания в среде с повышенным УФ-излучением (<380 нм). Ультрафиолет повреждает ДНК и фотосистемы, что приводит к снижению жизнестойкости и смерти организма растения. У растений появились механизмы защиты от этого радиационного стресса за счет накопления фенольных и терпеноидных соединений, которые могут поглощать УФ-излучение. Параллельно с реакцией на абиотический стресс, разнообразие вторичных метаболитов может быть объяснено воздействием биотического стресса и совместной эволюцией растений и насекомых. Растения вырабатывали привлекающие и отталкивающие сигналы с помощью вторичных метаболитов, чтобы способствовать опылению и уменьшать хищничество.

 

изображение_2021-07-27_151725.png

 

Влияние светого спектра на производство вторичных метаболитов

 

Растения реагируют на световой стресс, производя и накапливая вторичные метаболиты. Влияние УФ-излучения (> 380 нм) и спектра видимого света (380–740 нм) на вторичные метаболиты у выращиваемых в теплицах сельскохозяйственных культур хорошо изучено. Однако влияние конкретных эффектов света, в том числе световых свойств (длина волны и интенсивность) и конфигурации светильников на вторичные метаболиты и фитохимию каннабиса ограничены и недостаточно изучены.

 

 УФ-излучение

 

Различные диапазоны длин волн УФ-излучения приводят к разному накоплению каннабиноидов.

 

Прошло почти четыре десятилетия с момента первого исследования, предполагающего, что УФ-Б-излучение (280–315 нм)  влияет на накопление каннабиноидов в растениях каннабиса. Когда суточная доза УФ-Б излучения увеличилась от 0 до 13.4 кДж *м-2, то содержание Δ9-ТГК увеличилось с 25 до 32%. Ученые предположили, что Δ9-ТГК был фотозащитным средством от ультрафиолетового излучения.

 

В другом исследовании было отмечено, что УФ-Б излучение увеличивает количество трихом. Повышенное солнечное УФ-излучение приводит к более высокому содержанию КБДА, терпенов и каннафлавина в сорте конопли «Kompolti».

 

изображение_2021-07-27_151927.png

 

В третьем исследовании изучалось влияние УФ-А излучения на накопление каннабиноидов и сообщалось о повышенных уровнях каннабиноидов, кроме Δ9-ТГК. Низкий процент УФ-A-излучения (2%) от светодиодных матриц полного спектра вызывал увеличение нескольких каннабиноидов, включая КБД, КБГ, Δ9-ТГК и тетрагидроканнабиварин (ТГКВ), по сравнению с натриевой лампой высокого давления (HPS) который содержал 1% УФ-А излучения.

 

Очевидно, что необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить влияние УФ-излучения на накопление вторичных метаболитов каннабиса.

 

Видимый свет

 

Влияние видимого света на накопление PSM каннабиса было исследовано с использованием различных конфигураций освещения и разных длин волн.

 

Высокий процент синего света вызывает повышенное содержание каннабиноидов в соцветиях каннабиса. В 2018 году вышло исследование, где изучалось влияние освещения с двумя разными спектрами света: 440 + 660 нм (синий + красный, BR) и 440 + 530 + 660 нм (синий + зеленый + красный, BGR), на накопление каннабиноидов и терпенов. Повышенное содержание Δ9-ТГК и высокие уровни КБГА наблюдались как при BR-освещении, так и при освещении BGR. Освещение BGоказало более сильное влияние на накопление терпенов, чем освещение BR.

 

Аналогичным образом сообщалось об увеличении содержания КБГА  (каннабигероловая кислота) при светодиодном освещении. Во время стадии цветения обработка насыщенным синим светом от сине-красных светодиодных светильников увеличивала содержание КБГА.

 

изображение_2021-07-27_152054.png

 

Помимо синего света, дополнительный зеленый свет индуцировал накопление вторичных метаболитов каннабиса, включая Δ9-ТГК и терпены (лимонен, линалоол и мирцен).

 

Никакие физиологические теории не объясняют, как дополнительный зеленый свет вызывает накопление вторичных метаболитов каннабиса. Очевидно, что и спектральные свойства, и хемотип каннабиса сильно влияют на накопление каннабиноидов, и для уточнения спектральных эффектов необходимы дальнейшие исследования связи между спектральными свойствами, хемотипом каннабиса и фоторецепторами.

 

Фотобиология

 

Световые режимы играют важную роль в культивировании каннабиса, поскольку световые волны различной длины активируют различные светозависимые ответы и связанную с ними экспрессию генов через фоторецепторы и ферменты.

 

Хотя исследования роста каннабиса и фотобиологии расширились за последние несколько лет, всесторонний обзор Алифериса и Бернарда-Перрона приходит к выводу, что влияние световых спектров на метаболизм каннабиса до сих пор в значительной степени неизвестно. В частности, вопрос о том, как монохроматический свет влияет на биосинтез вторичных метаболитов каннабиса, требует дальнейшего изучения, поскольку на сегодняшний день большинство исследований проводилось в условиях света со смешанной длиной волны или полным спектром.

 

Рисунок ниже суммирует то, что известно о длинах волн и соответствующих им ответам вторичных метаболитов каннабиса:

 

fpls-12-620021-g0003.jpg

 

УФ-излучение, один из наиболее эффективных диапазонов длин волн, который индуцирует биосинтез каннабиноидов (ТГК, ТГКВ, КБД и КБГ), воспринимается несколькими фоторецепторами, включая UVR8, криптохромы и фототропины.

 

Видимый свет (450, 530 и 660 нм) приводит к увеличению содержания каннабигероловой кислоты, ТГК и терпенов в каннабисе. При смещении длин волн от УФ-излучения к видимому спектру уровни каннабигероловой кислоты - предшественника каннабиноидов повышаются, но никакого воздействия на ТГК не наблюдается.

 

Как видимый свет влияет на биосинтез терпенов, остается неясным из-за ограниченных исследований и разнообразия терпенов (монотерпены, сесквитерпены и дитерпены). Использование предыдущих исследований других культур может дать некоторое представление о синтезе терпенов каннабиса. При выращивании под синими светодиодами шалфей (Pervoskia abrotanoides) показывает, что его относительное содержание монотерпена увеличивается в 3 раза после воздействия, с заметным увеличением α-туджена, α-пинена и β-пинена.

 

Для улучшения фитохимии растений, следует рассмотреть оптимальное использование света до и после сбора урожая. Например, УФ-излучение можно использовать в конце стадии цветения или перед сбором урожая, чтобы увеличить производство вторичных метаболитов. Ожидается больше исследований о том, как можно управлять светом во время выращивания растений и после сбора урожая для постоянного производства и накопления вторичных метаболитов.

 

В заключении

 

В этой статье рассмотрены известные аспекты фотобиологии, которые имеют отношение к продукции вторичных метаболитов каннабиса. Современные научные усилия по исследованиям и разработкам каннабиса смещаются от показателей урожайности растений к регулированию содержания каннабиноидов, терпенов и флавоноидов. Понятно, что спектрами света можно манипулировать для накопления специфических вторичных метаболитов в различных тканях каннабиса.

 

При практическом применении оптимизированные световые режимы должны снизить электрические затраты при одновременном повышении урожайности и качества вторичных метаболитов каннабиса. УФ-излучение является мощным инструментом для стимуляции биосинтеза каннабиноидов в трихомах каннабиса, в то время как видимый свет влияет на конкретные пути биосинтеза каннабиноидов и профили вторичных метаболитов.

 

Исследователи ожидают, что ультрафиолетовые и синие светодиоды будут все чаще использоваться для стимулирования желаемых метаболитов каннабиса, поскольку они широко применяются и адаптированы для других высокоценных культур.

 

Большинство исследований каннабиса проводится в смесях синего и красного света, оставляя нетронутыми большую сумму длин волн в видимом спектре. Текущие данные показывают, что видимый светодиодный свет может усиливать накопление КБГ, ТГК и терпенов, но это явно не наблюдается с КБД.

 

Материал подготовлен при поддержке сидшопа RastaRasha

logo_0ads-tp.png

 

Источник: NCBI

 

Статьи по теме:

 

Nimand
  • Респект! 1
Нашли ошибку?

Успех! Найденная ошибка зафиксирована и отправлена, совсем скоро она будет еще и исправлена!

Реклама






Обратная связь

Рекомендуемые комментарии

спрошу и тут. кроме уф какой спектр полезно добавить на цветении?

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты
4 часа назад, Gleb12 сказал:

 

Приветствую. 

Глянь , может пойдёт 

По спектрам, какой, как влияет. 

https://www.growweedeasy.com/color-spectrum-marijuana-grow-light

Общее по светодиодным лампам. 

https://www.growweedeasy.com/led-grow-lights

 

 

 

Изменено пользователем ан176
  • Респект! 3

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты


Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
  • Создать...

Успех! Новость принята на премодерацию. Совсем скоро ищите в ленте новостей!